一种高纯金的生产工艺的制作方法

本发明涉及金属提炼的技术领域，尤其是涉及一种高纯金的生产工艺。

背景技术：

高纯金指纯度达到99.999％的黄金制品，标记为au99999。高纯金是半导体连接所必须的金线生产原料，具有良好的工艺性，易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉，镀到其它金属和陶器及玻璃的表面。高纯金在一定压力下被熔焊和锻焊，还可制成超导体与有机金等，可广泛应用于电子技术、通讯技术、宇航技术、化工技术、医疗技术等现代高新技术企业。

目前高纯金生产工艺有电解法、溶剂萃取法和化学还原法等。其中，电解法存在生产周期长、操作条件差及金积压量大等缺点；而溶液萃取法是用乙醚和二丁基卡必醇等萃取剂制备高纯金，但其生产的高纯金易包裹有机溶剂，从而影响金纯度；另外，萃取剂极易挥发，生产环境差，操作过程中存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生产安全性高、工艺流程周期短且可控性好的高纯金的生产工艺。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种高纯金的生产工艺，包括以下步骤：

s1.王水溶金：粗金投入王水溶解造液，赶硝后过滤得到粗金液；

s2.还原：向s1中所得粗金液中投入还原剂，过滤得到初级细金粉，再将初级细金粉用纯水清洗至中性；

s3.酸浸：将s2中所得的初级细金粉投入硝酸溶液中浸泡后过滤，得到纯净细金粉；

s4.金熔炼：将s3中得到的纯净细金粉采用纯水清洗至中性、烘干后再送检，检测合格后铸锭成高纯金产品。

通过采用上述技术方案，王水是浓盐酸和浓硝酸按体积比3:1配比组成的混合物，是少数几种能够溶解金物质的液体之一。s1步骤中，在王水溶金过程中，粗金中的金及微量铜、锌、铁等杂质金属在王水作用下转化为络合离子或离子形式进入溶液，同时银、铅以氯化银、氯化铅沉淀进入渣中。王水除了溶金速度快，缩短溶金工序周期，也可以达到初步除去银、铅杂质的目的。

王水溶金之后投入赶硝剂，与溶液中多余的硝酸反应，防止过量硝酸使后续的金还原不彻底或发生金粉返溶现象。s2步骤中在向粗金液中投入还原剂之前，将s1步骤中经过赶硝工序的粗金液进行过滤，滤去氯化银沉淀及其他不溶杂质，降低杂质在s2步骤中对还原剂的不利影响，还原剂可以充分对金进行还原，生成细粒度的细金粉。

s3步骤中，使用硝酸溶液浸泡s2步骤中经过过滤的细金粉，硝酸具有强氧化性，可以氧化溶解步骤s2中被还原剂还原出来的部分金属粉体杂质，但却无法溶解金粉，因此可以对金粉进行二次除杂，提高金粉纯度。

s4步骤中，采用纯水清洗s3步骤中得到的纯净细金粉，除去纯净细金粉表面附着的硝酸溶液及硝酸溶液中的杂质化合物，进行最后一次除杂，烘干后再送检，送检合格后再铸锭成高纯金产品，高纯金产品纯度更高，质量更稳定。

s1步骤、s2步骤、s3步骤和s4步骤中，采用化学法进行溶金提炼，提炼过程中对金进行多次除杂，保证高纯金在满足99.999％的纯度要求同时，缩短工艺流程周期，且生产过程中安全性高、可控性好，利于企业高效高质量生产高纯金。

进一步设置为：所述步骤s1中，每溶解1kg粗金所用的王水体积为4l。

进一步设置为：所述s1步骤中，赶硝工序采用尿素作为赶硝剂，赶硝剂用量为溶金量的0.6-0.8倍。

通过采用上述技术方案，由于王水是体积比为3:1的浓盐酸和浓硝酸混合而成，因此每1kg溶金量对应1l浓硝酸进行氧化，浓硝酸的用量可以满足将粗金完全溶解且不会造成浓硝酸的大量浪费。尿素作为赶硝剂与s1步骤中溶金后多余的硝酸反应，反应生成氮气和二氧化碳，硝酸则被还原成氮的氧化物。尿素原料易得、价格低廉，且与硝酸反应后自身反应产物为氮气和二氧化碳，除氮的同时避免向粗金液中引入新的杂质且产物更加环保。赶硝剂用量为溶金量的0.6-0.8倍，既可以充分去除粗金液中的硝酸，也避免尿素过量引入新的杂质元素，同时节省尿素用量，降低生产成本。

进一步设置为：所述s1步骤中，当溶液氧化还原电位达到700-900mv时，赶硝工序停止。

通过采用上述技术方案，由于赶硝过程中尿素与硝酸发生氧化还原反应，作为氧化剂的硝酸不断减少，因此粗金液中的氧化还原电位会逐渐降低，因此氧化还原电位即可反映赶硝反应的进行程度，从而可以通过监控粗金液中的氧化还原电位来监控粗金液中赶硝反应的进行程度。当s1步骤中的粗金液的氧化还原氧化还原电位达到700-900mv时，粗金液中多余的硝酸去除趋于完全，赶硝反应的控制更加精准灵活，提高反应精度，进而提高提纯精度并降低生产成本。

进一步设置为：所述s2步骤中，采用的还原剂为亚硫酸钠，亚硫酸钠的用量为溶金量的0.6-0.8倍。

通过采用上述技术方案，亚硫酸钠具有较强的还原性，可以将粗金液中的金离子或络合金离子氧化成金粉单质。亚硫酸钠的用量为溶金量的0.6-0.8倍，此用量与粗金液中的含金量相适配，既可以基本将粗金液中的金离子和络合金离子全部还原出来，也是达到预期效果的最小用量，降低生产成本。

进一步设置为：所述s2步骤中，粗金液的氧化还原电位控制在400-500mv。

通过采用上述技术方案，还原剂亚硫酸钠投入粗金液中后，由于粗金液中的带正电的金属离子减少，导致粗金液的氧化还原电位相较于赶硝工序中的氧化还原电位更低。在还原过程中，氧化还原电位的控制直接关系到还原剂与粗金液中的金属离子反应顺序，将粗金液中的氧化还原电位控制在400-500mv之间，可以使亚硫酸钠优先还原金离子或络合金离子，进而减少还原剂还原其他金属离子产生的金属单质杂质，提高金粉的还原效率和质量。

进一步设置为：所述s3步骤中，硝酸溶液质量分数为40-65％，温度为70-80℃。

通过采用上述技术方案，s3步骤中，质量分数为40-65％、温度为70-80℃的热硝酸，可以将步骤s2中亚硫酸钠还原出来的少量金属杂质进行氧化溶解，而且，热硝酸相较于冷硝酸具有更高的反应活性，从而将金粉中的金属杂质进行高效去除，提高金粉的纯度。

进一步设置为：所述s3步骤中，浸泡次数为2-4次，每次浸泡时间为0.5-1h，每次浸泡更换新的硝酸溶液。

通过采用上述技术方案，硝酸浸泡细金粉时，随着硝酸与细金粉中的金属杂质反应，硝酸浓度降低，浸泡后期除杂效果不如前期。因此将细金粉多次用新的硝酸溶液浸泡，可以使细金粉中的杂质反应更完全，除杂更彻底。

进一步设置为：所述s4步骤中，清水温度为60-80℃。

通过采用上述技术方案，在步骤s2中，由于还原生成的细金粉表面晶格不完整，可吸附cl^-，导致细金粉表面cl^-浓度高于溶液，从而容易络合或吸附溶液中的其他金属阳离子，荣成细金粉中杂质超标。热水洗涤细金粉可以将细金粉表面吸附的cl^-完全洗涤干净，提高最后高纯金品质。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)采用王水溶金，粗金中的金及微量铜、锌、铁等杂质金属在王水作用下转化为络合离子或离子形式进入溶液，同时银、铅以氯化银、氯化铅沉淀进入渣中，王水既加快溶金速度，缩短溶金工序周期，也可以实现初步除去银杂质；

(2)利用尿素对溶金之后的王水进行赶硝，尿素被氧化成氮气和二氧化碳，硝酸则被还原成氮的氧化物，尿素原料易得、价格低廉，且与硝酸反应后自身反应产物为氮气和二氧化碳，除氮的同时避免向粗金液中引入新的杂质且产物更加环保；

(3)通过监控赶硝工序中的粗金液的氧化还原电位，来判断赶硝工序的反应重终点，赶硝反应的控制更加精准灵活，提高反应精度，进而提高提纯精度并降低生产成本；同时在还原工序中，将粗金液中的氧化还原电位控制在400-500mv之间，可以使亚硫酸钠优先还原金离子或络合金离子，进而减少还原剂还原其他金属离子产生的金属单质杂质，提高细金粉的还原效率和质量。

具体实施方式

一种高纯金的生产工艺，包括以下步骤：

s1.王水溶金：粗金投入王水溶解造液，赶硝后过滤得到粗金液；

s2.还原：向s1中所得粗金液中投入还原剂，过滤得到初级细金粉，再将初级细金粉用纯水清洗至中性；

s3.酸浸：将s2中所得的初级细金粉投入硝酸溶液中浸泡后过滤，得到纯净细金粉；

s4.金熔炼：将s3中得到的纯净细金粉采用纯水清洗至中性，烘干后再送检，检测合格后铸锭成高纯金产品。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1，一种高纯金的生产工艺，具体生产步骤如下：

s1.王水溶金：将粗金1kg(含金量99.000％)置于反应器中，向反应器中加入4l王水，王水由体积比为3:1的浓盐酸(质量分数37％)和浓硝酸(质量分数68％)配制而成。待溶金反应基本结束且溶液温度降至室温后，再向反应器中以100g/min的速度匀速投加赶硝剂尿素进行赶硝，同时实时监控溶液中氧化还原电位，当溶液中的氧化还原电位e1达到700mv时，停止投加尿素，赶硝停止，赶硝过程添加尿素的总量为0.60kg。赶硝工序停止后，利用高精度精密过滤器对溶液进行过滤，得到粗金液。

s2.还原：将s1步骤中得到的粗金液置于新的反应器中，向反应器中以100g/min的速度匀速投入还原剂亚硫酸钠，边投加亚硫酸钠边搅拌，亚硫酸钠的投加总量为0.60kg。为了更好地控制氧化还原反应优先发生在溶液中的金离子和络合金离子上，通过调节溶液ph将溶液中的氧化还原电位e2始终控制在400mv，反应温度控制在50-60℃，还原反应时间t为50min。还原反应结束后，将溶液用高精度精密过滤器进行过滤，得到初级细金粉，再用纯水清洗初级细金粉至初级细金粉呈中性。

s3.酸浸：将s2步骤中所得的初级细金粉置于新的反应器中，向反应器中投加过量的质量分数为40％-65％、温度为70-80℃的硝酸溶液，静置浸泡次数n为2次，每次浸泡换新制的质量分数为40％-65％、温度为70-80℃的硝酸溶液且浸泡时间均为0.5h，最后过滤得到纯净细金粉。

s4.将s3中得到的纯净细金粉采用60-80℃的热纯水冲洗3次至呈中性，烘干后再送检纯度，检测结果如表1所示，检测合格后铸锭成高纯金产品。

实施例2：一种高纯金的生产工艺，本实施例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到750mv时，停止投加尿素，赶硝停止，赶硝过程中添加尿素的总量为0.65kg。步骤s2中，氧化还原电位e2始终控制在425mv，还原剂亚硫酸钠的投加量为0.65kg，还原时间t为55min。步骤s3中,细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为3次，每次硝酸浸泡时间为0.65h。

实施例3：一种高纯金的生产工艺，本实施例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到800mv时，停止投加尿素，赶硝停止，赶硝过程添加尿素的总量为0.70kg。步骤s2中，氧化还原电位e2始终控制在450mv，还原剂亚硫酸钠的投加总量为0.70kg，还原时间t为60min。步骤s3中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为4次，每次硝酸浸泡时间为0.75h。

实施例4：一种高纯金的生产工艺，本实施例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到850mv时，停止投加尿素，赶硝停止，赶硝过程添加尿素的总量为0.75kg。步骤s2中，氧化还原电位e2始终控制在475mv，还原剂亚硫酸钠的投加总量为0.75kg，还原时间t为65min。步骤s3中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为3次，每次硝酸浸泡时间为0.85h。

实施例5：一种高纯金的生产工艺，本实施例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到900mv时，停止投加尿素，赶硝停止，赶硝过程添加尿素的总量为0.80kg。步骤s2中，氧化还原电位e2始终控制在500mv，还原剂亚硫酸钠的投加总量为0.80kg，还原时间t为70min。步骤s3中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为4次，每次硝酸浸泡时间为1.0h。

对比例1：本对比例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到300-500mv时，停止投加尿素，赶硝停止。

对比例2：本对比例与实施例1的区别在于，步骤s1中，当溶液中的氧化还原电位e1达到1000-1200mv时，停止投加尿素，赶硝停止。

对比例3：本对比例与实施例2的区别在于，步骤s2中，粗金液的氧化还原电位e2始终控制在200-300mv之间。

对比例4：本对比例与实施例2的区别在于，步骤s2中，粗金液的氧化还原电位e2始终控制在600-700mv之间。

对比例5：本对比例与实施例3的区别在于，步骤s2中，还原时间t为30min。

对比例6：本对比例与实施例3的区别在于，步骤s2中，还原时间t为90min。

对比例7：本对比例与实施例4的区别在于，步骤s3中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为1次。

对比例8：本对比例与实施例4的区别在于，步骤s3中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数n为5次。

杂质测定：

采用“高纯金化学分析方法icp-ms法(征求意见稿)”中所示方法及标准对针对实施例1-5、对比例1-8中所得高纯金产品进行杂质元素分析，分析结果分别如表1和表2所示。(表中“-”表示元素不存在)。

表1实施例1-5杂质元素分析数据表

表2对比例1-8杂质元素分析数据表

数据分析

分析表1可知，实施例1-5和对比例1-8采用的粗金(含金量99％及以上)的主要杂质为ag、al、mg、as、se、zn和na，其中实施例1-5的高纯金产品纯度均达到了高纯金化学分析方法icp-ms法(征求意见稿)中的规定纯度，且金的回收率保持在99.95％以上，说明采用本发明中的生产工艺，可以提纯得到高质高产的高纯金。

分析表2可知，对比例1中高纯金的纯度与回收产量均与实施例1相近，纯度达到标准，说明在步骤s1中当溶液的氧化还原电位e1低于700mv时，赶硝彻底，对后续氧化还原反应基本不存在影响，因此也不影响高纯金产品的纯度和产量，但是消耗了更多的赶硝剂，于工业生产来说，并不划算。与此对应地，对比例2中则是当溶液的氧化还原电位e1高于900mv时，高纯金产品的纯度与实施例1相近，但回收产量却比实施例1低出不少，说明在步骤s1中，赶硝没有进行完全，粗金液中还残存有硝酸根离子，硝酸根离子在步骤s2中消耗还原剂亚硫酸钠，导致亚硫酸钠还原金的产量减少，最终导致高纯金产品金回收率降低。

分析表2，对比例3中，当粗金液中的氧化还原电位低于400mv时，高纯金产品的回收量处于较高水平，但是高纯金产品中的se、as和zn杂质含量均有较大提高，说明粗金液中的氧化还原电位过低时，还原剂亚硫酸钠与粗金液中的金属离子发生氧化还原反应的顺序发生改变，不再是金首先析出，而是会先析出氧化性较强的se、as和zn的离子，导致高纯金产品中的杂质含量增大。对比例4中,高纯金的纯度与实施例2相近，纯度达到标准，但是高纯金产品的回收产量却比实施例2有较大幅度降低，说明在步骤s2中，当粗金液中的氧化还原电位高于500mv时，粗金液中的金氧化还原不彻底，仍有部分金离子或络合金离子没有被还原成单质，导致高纯金的回收产量有较大幅度降低。

分析表2，对比例5中步骤s2中的还原时间(30min)过短时，对比例5中高纯金产品的纯度与实施例3相近，纯度达到标准，但是高纯金的回收产量却比实施例3有较大幅度降低，说明还原时间过短，还原剂与粗金液中的金离子或络合金离子反应不充分，有部分金未被还原，导致高纯金产品的回收量降低。与对比例5对应的对比例6中，还原时间(90min)过长时，虽然对高纯金产品的纯度和回收产量均无较大影响，但是却加长整个生产周期，不利于企业高效生产营收。

分析表2，对比例7中的高纯金产品的回收量处于较高水平，但是高纯金产品中的se、as和zn含量均有较大提高，说明只用热硝酸浸泡一次的情况下，细金粉中被还原的se、as和zn杂质未能被硝酸溶液完全反应溶解掉，导致杂质残留相较于实施例4更多。与对比例7对应的对比例8中，细金粉经硝酸溶液浸泡次数为5次，高纯金产品的回收量和纯度均达到标准，但是增加了酸浸次数即增加了处理工序，延长处理周期，不利于企业高效生产。

本实施例的实施原理及有益效果为：采用王水溶金，粗金中的金及微量铜、铅、锌、铁等杂质金属在王水作用下转化为络合离子或离子形式进入溶液，同时银以氯化银沉淀进入渣中，王水既加快溶金速度，缩短溶金工序周期，也可以实现初步除去银杂质。通过监控赶硝工序中的粗金液的氧化还原电位，来判断赶硝工序的反应终点，赶硝反应的控制更加精准灵活，提高反应精度，进而提高提纯精度并降低生产成本；同时在还原工序中，将粗金液中的氧化还原电位控制在400-500mv之间，可以使亚硫酸钠优先还原金离子或络合金离子，进而减少还原剂还原其他金属离子产生的金属单质杂质，提高细金粉的还原效率和质量。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

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